DE1648861C3 - Burners for flame photometry, especially for determining the physical and chemical properties of aerodisperse systems - Google Patents

Burners for flame photometry, especially for determining the physical and chemical properties of aerodisperse systems

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DE1648861C3 DE1648861A DE1648861A DE1648861C3 DE 1648861 C3 DE1648861 C3 DE 1648861C3 DE 1648861 A DE1648861 A DE 1648861A DE 1648861 A DE1648861 A DE 1648861A DE 1648861 C3 DE1648861 C3 DE 1648861C3
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    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
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Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für die Flammenphotometrie, insbesondere zur Bestimmung physikalischer und chemischer Eigenschaften aerodisperser Systeme, der eine laminare Flamme elliptischen Querschnittes ohne den äußeren leuchtenden Kegel durch Verbrennung geeigneter Gase mit Hilfe von Luft cder Sauerstoff ergibt; die dabei durch Verbrennen geeigneter Gase (H2, C2N2, C2H2) entstehende Flamme dient zum Erhitzen der zu analysierenden Substanz in Form von Aerosolteilchen, die von der Einwirkung der Flamme ihr Emissionsspektrum ausstrahlen. The invention relates to a burner for flame photometry, in particular for determining physical and chemical properties of aerodisperse systems, which produces a laminar flame of elliptical cross section without the outer luminous cone by burning suitable gases with the aid of air or oxygen; the flame produced by burning suitable gases (H 2 , C 2 N 2 , C 2 H 2 ) is used to heat the substance to be analyzed in the form of aerosol particles, which emit their emission spectrum from the action of the flame.

Wie allgemein bekannt, werden bei der Flammenphotometrie verschiedene Arten von Brennern verwendet, bei denen durch Verbrennen von Gasen eine Flamme entsteht, in der es zu einer Anregung der zu analysierenden Substanz und hierdurch zu einem Emissionsspektrum kommt. Solche Brenner sind z. B. aus folgenden Veröffentlichungen bekannt: F. Burriel-Marti and J. Ramirez-Munoz: Flame Photometry and Applications, London 1957; B. Lewis, Günther: Combustions, Flames and Explosions of Gases, New York 1961; Hermann, Alkemade: Flammenphotometrie, Springer 1957.As is well known, in flame photometry different types of burners are used in which by burning gases a Flame arises in which there is an excitation of the substance to be analyzed and thereby to a Emission spectrum is coming. Such burners are z. B. known from the following publications: F. Burriel-Marti and J. Ramirez-Munoz: Flame Photometry and Applications, London 1957; B. Lewis, Günther: Combustions, Flames and Explosions of Gases, New York 1961; Hermann, Alkemade: flame photometry, Springer 1957.

Bei der Konstruktion solcher Brenner wird angestrebt, ein möglichst ruhiges Brennen der Flamme bei hoher innerer Temperatur zu erzielen. Weiterhin sol! die Flamme möglichst wenig Licht im Gebiet der Wellenlängen der Emissionsspektren der untersuchten Substanz ausstrahlen.When designing such burners, the aim is to ensure that the flame burns as quietly as possible to achieve at high internal temperature. Continue to sol! the flame as little light as possible in the area of the Emit wavelengths of the emission spectra of the substance being examined.

Bei den meisten Flammenphotometern wird die zu analvsierende Substanz in Form eines Aerosols so zugeführt, daß diese vorher mit Luft (oder O2) und dem Vernbrennungsgas gemischt wird. Es kommt so zu einer Verteilung der Masseteilchen m alle Teile der Flamme, also auch an Stellen mit ungunstigen Bedingungen für die thermische Anregung. Zar Sicherung der Anregungsbedingungen ist es darum notwendig, daß die Flamme eine ausreichende Höhe und Breite besitzt. Mit zunehmender Größe der Flamme kommt es jedoch zu einem intensiveren Erhitzen der umgebenen Luft, was Turbulenzerscheinungen im äußeren Kegel der Flamme hervorruft die einerseits ein Entweichen von Teilchen aus der Flamme und andererseits Veränderungen des Lichthintererundes zur Folge haben. Die intensivsten Steilen für den Lichthinlsrgrund sind der sogenannte innere und äußere Kegel der Flamme, wo die eigentliche Verbrennungsreaktion entsteht. Es ist darum nötig, daß die Anregung der analysierten Masse und die Ausstrahlung ihrer Spektren dem inneren, nicht beleuchtenden Raum entnommen wird, wo ein bei nahe thermodynamisches Gleichgewicht besteht.In most flame photometers, the substance to be analyzed is supplied in the form of an aerosol in such a way that it is mixed beforehand with air (or O 2 ) and the combustion gas. This results in a distribution of the mass particles in all parts of the flame, including in places with unfavorable conditions for thermal excitation. To ensure the excitation conditions, it is therefore necessary that the flame has a sufficient height and width. With increasing size of the flame, however, the surrounding air is heated more intensely, which causes turbulence phenomena in the outer cone of the flame, which on the one hand result in the escape of particles from the flame and on the other hand changes in the background of the light. The most intense slopes for the light background are the so-called inner and outer cones of the flame, where the actual combustion reaction occurs. It is therefore necessary that the excitation of the analyzed mass and the emission of its spectra be taken from the inner, non-illuminating space, where there is almost a thermodynamic equilibrium.

Die Erfindung schafft einen Brenner, der diese Anforderungen erfüllt. Es werden damit die obenerwähnten Nachteile beseitigt und insbesondere der Lichthint<;rgrund erniedrigt.The invention provides a burner which meets these requirements. It thus becomes the above-mentioned Disadvantages eliminated and, in particular, the background of light reduced.

Der erfindungsgemäße Brenner ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuleitung der Verbrennungsgase zwei Düsen vorgesehen sind, zwischen denen sich eine zentrale Düse für die Zuleitung des zu analysierenden Aerosols befindet, und diese Düsen zentral in einem von außen gekühlten, zylindrischen, unter Unterdruck stehenden und mit einer Zuleitung für Luft oder Sauerstoff versehenen Verbrennungsraum angeordnet sind.The burner according to the invention is characterized in that two nozzles are provided for supplying the combustion gases, between which there is a central nozzle for the supply of the aerosol to be analyzed, and these nozzles are central in an externally cooled, cylindrical, underpressure and with a supply line for air or oxygen provided combustion chamber are arranged.

Die Höhe der elliptischen Querschnitt aufweisenden Flamme beträgt dabei nur 10 bis 20 mm. Diese relativ kleine Flamme brennt in einem abgeschlossenen Raum, aus dem die Verbrennungsprodukte so abgesaugt werden, daß ein Unterdruck gegenüber der Atmosphäre entsteht. Das Verbrennungsgas wird durch zwei Düsen zugeführt, die an der oberen Fläche des Brenners an den Punkten münden, die den Brennpunkten des elliptischen Flannnendurch messers entsprechen. Die Luft oder der Sauerstoff wird in den unteren Teil des zylindrischen Verbrennungsraumes und gleichzeitig mit dem untersuchten Stoff in Form eines Aerosols durch eine in der Mitte des Brenners angeordnete Düse eingeführt. Diese Anordnung verhindert lokale Unruhen der Flamme und bildet einen Raum mit gleichmäßiger Temperaturverteilung in dem nicht beleuchtenden Teil der Flamme. Dadurch, daß die Flamme in einem zylindrischen, abgeschlossenen Raum brennt, dessen Wände durch den zwangläufig geführten Luftstrom über die Kondensationstemperatur der Verbrennungsprodukte gekühlt sind, wird auch die Oberfläche der Flamme so gekühlt, daß kein abgegrenzter äußerer Lichtkegel entsteht. Weiterhin erhöht der Unterdruck im Verbrennungsraum die Diffusion des nicht verbrannten Gases in der Flamme, so daß die Flammenoberfläche einen diffusen und nichtleuchtenden Charakter hat. Das Licht des inneren leuchtenden Lichtkegels wird durch seitliche Blenden so abgeschirmt, daß es nicht in das oDtische System der Registriereinrichtung gelangen kann. Das analysierte Aerosol wird mit der filtrierten LuIt (oder Sauerstoff)The height of the flame, which has an elliptical cross section, is only 10 to 20 mm. This relatively small flame burns in an enclosed space, from which the products of combustion so be sucked off that a negative pressure is created compared to the atmosphere. The combustion gas will fed through two nozzles opening onto the upper surface of the burner at the points that the foci of the elliptical flannel through knife match. The air or the oxygen is in the lower part of the cylindrical combustion chamber and at the same time with the examined substance in the form of an aerosol through one in the middle of the burner arranged nozzle inserted. This arrangement prevents local unrest in the flame and forms a space with even temperature distribution in the non-illuminating part of the Flame. Because the flame burns in a cylindrical, closed space, its Walls through the forced air flow above the condensation temperature of the combustion products are cooled, the surface of the flame is cooled so that no demarcated external light cone arises. Furthermore, the negative pressure in the combustion chamber increases the diffusion of the unburned gas in the flame, so that the flame surface is diffuse and non-luminous Has character. The light of the inner glowing light cone is like this through side panels shielded that it is not in the oDtic system of the Registration device can arrive. The analyzed aerosol is mixed with the filtered air (or oxygen)

A u π-= Rohr 1 gegebenenfalls unter Vermischen A u π- = tube 1 with mixing if necessary

vermischt, und so kann seine Konzentration bis auf durc-A- Rohr lg g^^ ^ Ventü 4 5 zuge-mixed, and so its concentration can be added up to durc-A- tube lg g ^^ ^ Ventü 4 5

einen solchen Wert herabgesetzt werden, daß die m™ L™ der zugeführten Luft oder desbe reduced to such a value that the m ™ L ™ of the supplied air or des

Teilchen einzeln in die Flamme eintreten. Durch leitet. Die> Meng d^^gierten Teilchen durchParticles enter the flame one at a time. Through directs. The> Meng d ^^ yed particles through

diese Verdünnung und die axiale Zuführung des ent- Sauers offes die on j ^ ,^".mthis dilution and the axial supply of the decoater offes the on j ^, ^ ". m

standenen Gemisches mit Hilfe der zentralen Düse 5 da, Fdter^26 gcr g ^. Volumen amstanding mixture with the help of the central nozzle 5 da, Fdter ^ 26 gcr g ^. Volume on

wird erreicht, daß die Teilchen in den genau be- 25 ang^« abgelesen wird. In ähnlicherwhat is achieved is that the particles are read off in the exact range. In a similar way

stimmten Raum der Flamme mit konstante, Tempe- Durchfliritaesser äeitJng des VerbrennungsgasesCorrect space of the flame with constant temperature flow rate equal to the combustion gas

ratur eintreten. Die Volumenmengen sowohl des Weis,%WfVe„ π , reguliert, und seine Menge durchtemperature enter. The volume of both the white ,% W f Ve "π, regulated, and its amount by

Verbrennungsgases wie auch der Luft (oder des ^f^J^SS bestimmt. ** ^*™*e Combustion gas as well as air (or the ^ f ^ J ^ SS determined. ** ^ * ™ * e

Sauerstoffs) sind einstellbar und werden gemessen^ io J?rb°^"auini7 ist abnehmbar mit dem Ga-Oxygen) are adjustable and are measured ^ io J? rb ° ^ " auin i7 is removable with the Ga-

Es wird hierdurch die Möglichkeit einer genauen und JeArennmigsrau^ ^ VerbrennungSprodukteThere is thus the possibility of an accurate and JeArennmigsrau ^ ^ g burning of Sp roducts

dauernden Einstellung der für den analysierten Stoff Vert^er H°rcu ^Pumpe 21 abgesaugt. Das Ventilpermanent adjustment of the vert ^ er H ° rc u ^ pump 21 for the analyzed substance. The valve

günstigsten Verbrennungsverhältnisse erreicht. 3"SAt^iT E&stdlung der notwendigenthe most favorable combustion conditions are achieved. 3 "SAt ^ iT E & stdulation of the necessary

Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann nicht 2^0 erm°f u„terdnickes in der zylindrischen Ver-The device according to the invention can not 2 ^ 0 erm ° fu "terdnickes in the cylindrical ver

nur bei der üblichen Hammenspektroskopie, sondern 15 ^f'^^^ 17, der gleichzeitig mit Hilfe de,only with the usual hammer spectroscopy, but 15 ^ f '^^^ 17 , which simultaneously with the help of de,

auch bei der Flammen-Scintillationsspektroskop.e ^"g^'iiessen wird. Am Korper desalso at the Flammen-Scintillationsspektoskop.e ^ "g ^ 'iiessen. On the body of the

verwendet werden. . ^"nSsOsTnd die Blenden 14 und 18 angeordnet.be used. . ^ "nSsOsTnd the diaphragms 14 and 18 are arranged.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung w.rd an Brenners S»ana J 16 abschirmen Die zylinAn embodiment of the invention w.rd to shield burner S »ana J 16 The cylin

Hand einer Zeichnung näher erläutert. die den »neren^^ g^ n ^ . dem abge Hand of a drawing explained in more detail. the "neren ^^ g ^ n ^ . the ab

In der Figur bezeichnet 15 die Flamme, welche 20 anseht verbrennung ^ „„« welchem die aiIn the figure, 15 denotes the flame which 20 is looking at combustion ^ """which the ai

durch die Verbrennung der Gase entsteht, die durch
die beiden Düsen 10 zugeführt werden; die gereinigte
Luft oder der Sauerstoff 7 wird am Boden des
Verbrennungsraumes 17 und durch die mittlere, zentral angeordnete Düse 11 zugeführt. Durch die mitt- a5 umswu-F»--
lere Düse wird gleichzeitig auch die ^.analysierende "^^^„»^ Teil der Flamme
Substanz in Form eines Aerosols in die Flamme 15 inneren ruuuicuby the combustion of the gases produced by
the two nozzles 10 are fed; the cleaned
Air or the oxygen 7 is at the bottom of the
Combustion chamber 17 and fed through the middle, centrally arranged nozzle 11. Through the mitt- a 5 umswu-F »-
The larger nozzle also becomes the analyzing part of the flame
Substance in the form of an aerosol in the flame 15 inner ruuuicu

Hierzu. 1 Blatt ZeichnungenFor this. 1 sheet of drawings

Claims (4)

ϊ 648 Patentansprüche:ϊ 648 claims: 1. Brenner für die Flammenphotometrie, insbesondere zur Bestimmung physikalischer und chemischer Eigenschaften aerodisperser Systeme, der eine laminare Flamme elliptischen Querschnittes ohne den äußeren leuchtenden Kegel durch Verbrennung geeigneter Gase mit Hilfe von Luft oder Sauerstoff ergibt, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß zur Zuleitung der Verbrennungsgase zwei Düsen (10) vorgesehen sind, zwischen denen sich eine zentrale Düse (11) für die Zuleitung des zu analysierenden Aerosols befindet, und diese Düse zentral in einem von außen gekühlten, zylindrischen, unter Unterdruck stehenden und mit einer Zuleitung für Luft oder Sauerstoff (7) versehenen Verbrennungsraum (17) angeordnet sind.1. Burners for flame photometry, in particular for the determination of physical and chemical properties of aerodisperse systems, a laminar flame of elliptical cross-section without the outer luminous cone by burning suitable gases with the help of air or oxygen, thereby ge ίο indicates that two nozzles (10) are provided for supplying the combustion gases, between which there is a central nozzle (11) for the supply of the aerosol to be analyzed, and this nozzle centrally in an externally cooled, cylindrical, under negative pressure standing combustion chamber provided with a supply line for air or oxygen (7) (17) are arranged. 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen für die Zuleitung der Verbrennungsgase in den Brennpunkten des elliptischen Querschnittes der entstehenden Flamme (15) angeordnet sind.2. Burner according to claim 1, characterized in that the nozzles for the supply of the Combustion gases in the focal points of the elliptical cross-section of the resulting Flame (15) are arranged. 3. Brenner nach Anspruch 1 und/oder 2, da- as durch gekennzeichnet, daß der unter Unterdruck stehende zylindrische Verbrennungsraum (17) in einem geschlossenen Raum (8), in dem das Kühlgas strömt, angeordnet ist.3. Burner according to claim 1 and / or 2, da- as characterized in that the underpressure cylindrical combustion chamber (17) in a closed space (8) in which the cooling gas flows is arranged. 4. Brenner nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (14, 18), welche den inneren leuchtenden Kegel (16) abschirmen, gleichlaufend mit der Hauptachse des elliptischen Querschnitts der Flamme angeordnet sind.4. Burner according to one of claims I to 3, characterized in that the diaphragms (14, 18), which shield the inner luminous cone (16), parallel to the main axis of the elliptical cross section of the flame.
DE1648861A 1966-09-09 1967-08-22 Burners for flame photometry, especially for determining the physical and chemical properties of aerodisperse systems Expired DE1648861C3 (en)

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DE1648861B2 DE1648861B2 (en) 1973-09-20
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Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
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